Emerging biosensors in detection of natural products.
天然产物（NPs）是食品、医药、农业、环境及多个工业领域的重要资源。其有益活性与潜在毒性使其检测、鉴定和定量成为应用前提。传统仪器方法通常需要耗时样品前处理和分析，而生物传感器可在复杂介质中快速检测 NPs，尤其适合高通量、快速检测需求。本文综述了用于检测 NPs 的多种生物传感器，包括基于酶、抗体、核酸、适配体和全细胞的识别体系，...
The sensitive detection of single-cell secreted lactic acid for glycolytic inhibitor screening with a microdroplet biosensor.
乳酸（LA）在肿瘤代谢及多种癌症恶性进展中发挥重要作用。本文报道了一种一步法、免清洗的微流控微滴生物传感器方法，用于高灵敏检测单个肿瘤细胞分泌的乳酸。该方法将乳酸脱氢酶（LDH）辅助的乳酸化学转化反应集成于体积约4.2 nL的水包油微滴中，使乳酸在LDH催化下氧化为丙酮酸，同时烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）被还原为具有内源荧光的NA...
High-performance portable graphene field-effect transistor device for detecting Gram-positive and -negative bacteria.
现有革兰氏分型和早期病原诊断主要依赖革兰染色、培养、ELISA、PCR和基因芯片，操作繁琐且耗时；诊断延迟或不准确可能导致危急感染、抗生素滥用和耐药菌增加。本文报道一种高性能抗生素偶联石墨烯微图案场效应晶体管（ABX-GMFETs），用于现场革兰氏分型并检测样品中革兰氏阴性菌和阳性菌。该平台由识别探针与新型界面化学化合物修饰的石墨烯...
Scalable COVID-19 Detection Enabled by Lab-on-Chip Biosensors.
新型冠状病病毒SARS-CoV-2的出现凸显了快速、准确、即时检测（POC）诊断的迫切需求。当前全球检测能力不足，难以满足重启社会活动期间的扩大检测目标。本综述聚焦于用于诊断COVID-19感染的芯片实验室（lab-on-chip）生物传感平台的发展。文章讨论了芯片实验室技术在应对全球大流行中的优势，包括低成本、从样品到答案的快速处...
Protein based biomarkers for non-invasive Covid-19 detection.
COVID-19已成为全球重大致死性疾病，早期诊断是防控关键。目前RT-PCR广泛用于检测该病毒，但检测耗时且成本较高；近期发展的多种生物传感器虽可提供替代诊断途径，但多属侵入式方法，存在疼痛、耗时及病毒暴露风险。蛋白类生物标志物可作为生物传感器应用，用于检测与早期诊断。与核酸或细胞类标志物相比，蛋白标志物更易分离，样品制备更简便，...
Reviewing Magnetic Particle Preparation: Exploring the Viability in Biosensing.
本综述文章从概念上研究了磁性纳米颗粒用于生物传感的要求，并将其与作者薄膜组合中的示例系统相关联。通过分析不同磁性相的固有磁性能，确定了可能对生物传感技术感兴趣的磁性颗粒尺寸范围。采用不同的电子束光刻策略，探索实现该尺寸范围内小磁性颗粒的可能途径。为此制备了三种从500 µm到50 nm的颗粒系统，目标分别是可调垂直磁化合成反铁磁、单...
Fast Adhesion of Gold Nanoparticles (AuNPs) to a Surface Using Starch Hydrogels for Characterization of Biomolecules in Biosensor Applications.
金纳米颗粒（AuNPs）因显著光学性质而被广泛研究，其颜色变化可肉眼观察，可用于灵敏比色检测多种生物分子。然而，将胶体 AuNPs 成功转化为实用生物传感方法仍面临挑战，尤其是将 AuNPs 固定到固体支持物上，且难以控制团聚尺寸与涂层粘附；许多方法昂贵、耗时或需特殊设备。本文开发了一种简单、廉价且仅用普通实验室设备的方法，利用淀粉...
Enzyme-assisted glucose quantification for a painless Lab-on-PCB patch implementation.
在集成Lab-on-PCB可穿戴贴片通过微针提取组织间液的应用背景下，集成生物传感部分的要求不同于静态葡萄糖电化学生物传感器。本研究提出并评估了一种完全PCB集成的酶促葡萄糖定量Lab-on-Chip器件，重点考察其是否满足贴片应用的两项特殊要求：检测范围与检出限需兼容糖尿病患者组织间液葡萄糖水平，以及样品流速对传感平台性能的影响。...
A low-interference, high-resolution multianalyte electrochemical biosensor.
电化学传感器每年被数百万患者和医疗提供者使用，但内源性氧化还原活性化合物会干扰测量，如对乙酰氨基酚（APAP）。本研究采用锇基氧化还原聚合物 Os(bpy)2Cl-PVI 作为电子转移介质，与葡萄糖氧化酶（GOx）或乳酸氧化酶（LOx）结合，构建低干扰、高分辨率多分析物电化学生物传感器。该传感器在 0.2 V（vs Ag/AgCl）...
Fast Detection of 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) at ppt Level by a Laser-Induced Immunofluorometric Biosensor.
恐怖分子和罪犯在机场、车站、体育场馆等公共场所非法使用爆炸物的问题日益突出。现有安检设备往往难以同时满足极低检出限和近乎零假阳性的要求，因为多数爆炸物蒸气压低且干扰物多。本文报道了一种基于动力学竞争的免疫荧光生物传感器，用于快速检测2,4,6-三硝基甲苯（TNT）。该传感器由固定大量TNP-BSA半抗原的单体玻璃亲和柱、荧光标记单克...
Modern Tools for Rapid Diagnostics of Antimicrobial Resistance.
快速、稳健且经济的抗生素药敏试验（AST）是合理抗感染治疗的关键，因为约50%的抗生素治疗在病原未确诊时即开始。目前，依据EUCAST或CLSI标准验证的培养基药敏试验仍是指导治疗的参考方法，但通常需要纯培养并耗时数天。本文综述了核酸扩增、全基因组测序、杂交、免疫诊断、质谱及生物传感器等快速药敏检测技术，并评估微流控集成培养、裂解、...
An impedance-coupled microfluidic device for single-cell analysis of primary cell wall regeneration.
初生细胞壁（PCW）是包围植物细胞的刚性而柔韧结构，在植物生长、细胞分化、细胞间通讯、水分运输和防御中发挥关键作用。电学阻抗谱（EIS）虽广泛用于哺乳动物细胞特性研究，但在植物科学中应用较少。本文设计并制备了一种基于 EIS 并与微流控平台耦合的生物传感器，用于在单细胞水平研究 PCW 的形成过程。具有完全再生 PCW 的拟南芥叶肉...
Graphene Templated DNA Arrays and Biotin-Streptavidin Sensitive Bio-Transistors Patterned by Dynamic Self-Assembly of Polymeric Films Confined within a Roll-on-Plate Geometry.
本文报道了一种基于蒸发自组装的简单表面图案化方法，用于在大面积上构建聚合物条纹图案。该方法利用滚轮-平板受限几何结构，通过重复的滑移-粘附运动形成从微米到纳米尺度的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）条纹，可作为牺牲模板和光刻蚀刻掩模。作者将金纳米粒子（AuNPs，约21 nm）修饰的氧化石墨烯（GO）沉积到图案化表面上，形成 GO/AuN...
Intrinsic Enzyme-like Activities of Cerium Oxide Nanocomposite and Its Application for Extracellular H
人工酶模拟物因高稳定性和优异催化活性而受到传感应用关注。本文报道二氧化铈纳米片（CeO2 NSs）具有氧化酶样、过氧化物酶样和过氧化氢酶样三重酶模拟活性，并通过比色法和电子顺磁共振（EPR）光谱加以验证。基于 CeO2 NSs 对过氧化氢（H2O2）的强催化活性，作者建立了用于活细胞中 H2O2 高通量检测的电化学方法。该分析微流控...
Hyperboloid-Drum Microdisk Laser Biosensors for Ultrasensitive Detection of Human IgG.
回音壁模式（WGM）微谐振器因高Q因子和小模体积被广泛用于光学传感，但多数被动器件需要波导或光纤锥等复杂耦合系统，限制了实用性。主动谐振器可远程激发并收集WGM调制信号，是被动微谐振器的替代方案。本文报道一种双曲鼓形（HD）微盘激光器生物传感器，由罗丹明B掺杂光刻胶与二氧化硅微盘组成，可用于无标记生物分子检测。该传感器可检测低至1 ...
Functional Polymers Structures for (Bio)Sensing Application-A Review.
本综述系统介绍了用于（生物）传感器技术开发的聚合物材料，重点讨论导电聚合物（包括共轭微孔聚合物和水凝胶）、复合材料以及分子印迹聚合物，并分析其对生物传感器设计与制备的影响。这些聚合物材料未来可用于构建芯片实验室（LOC）器件，使分析工作能够脱离固定实验室开展。文中表征的聚合物种类不仅是制造传感器或生物传感器器件的候选材料，也可作为固...
Nanozyme-based electrochemical biosensors for disease biomarker detection.
近年来，具有酶模拟催化活性的纳米材料——纳米酶，已成为天然酶的有前景替代品。纳米酶可克服天然酶成本高、稳定性差、储存困难以及工作条件苛刻等固有局限。因此，杂化与刺激响应型先进纳米酶的合成与应用有望革新生命科学和生物传感器领域。另一方面，电化学生物传感器长期作为定量检测目标分析物（生物标志物）的高效手段。将纳米酶用于电化学生物传感器，...
Sensitivity analysis of electrical bioimpedance patterns of breast cancer cells labeled with magnetic nanoparticles: forming the foundation for a biosensor of circulating tumor cells.
本研究旨在评估电阻抗谱（EIS）检测悬浮液中低浓度乳腺癌细胞的灵敏度，并建立电生物阻抗与细胞表面分子标志物表达之间的关系。作者将 MCF-7、MDA-MB-231 和 SK-BR-3 三种乳腺癌细胞系分别以 50、500 和 5000 cells/500 µl 浓度，用磁性纳米颗粒-抗体（MNP-ab）生物偶联物标记，其中抗体分别识...
DNA Capture by Nanopore Sensors under Flow.
将纳米孔传感器集成到微流控架构中，可为生物传感器提供上游样品处理能力。当固态纳米孔被限制在微通道中时，横向流会改变其捕获与转位特性，从而影响传感性能。本文研究了1–5 kbp双链DNA（dsDNA）分子在存在切向流体流条件下通过固态纳米孔的捕获速率和转位行为。实验发现，随着横向流增加，捕获速率先升高，在中等流速下达到最高约5倍增强（...
An integrated microfluidic platform for selective and real-time detection of thrombin biomarkers using a graphene FET.
本文报道了一种集成微流控的石墨烯场效应晶体管（GFET）生物传感器，用于凝血酶蛋白生物标志物的选择性、实时检测。器件以化学气相沉积（CVD）石墨烯为沟道，采用平面栅电极，并通过1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（PBASE）非共价锚定和5'-胺基抗凝血酶DNA适配体共价接枝实现表面功能化。凝血酶在pH 7.4下带正电，与适配体结合后引起...